EP0111296A1 - Anordnung zur Steuerung der Helligkeit einer Niederdruckentladungslampe - Google Patents

Anordnung zur Steuerung der Helligkeit einer Niederdruckentladungslampe Download PDF

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EP0111296A1
EP0111296A1 EP83112266A EP83112266A EP0111296A1 EP 0111296 A1 EP0111296 A1 EP 0111296A1 EP 83112266 A EP83112266 A EP 83112266A EP 83112266 A EP83112266 A EP 83112266A EP 0111296 A1 EP0111296 A1 EP 0111296A1
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electrodes
heating
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Manfred Klamt
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Siemens AG
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for controlling the brightness of a low-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • the voltage supplied by the control device is usually changed by phase gating.
  • additional ignition aids such as a high-voltage ignition strip or a metal net along the surface of the lamp, were used.
  • the brightness of these lamps should not be controllable in the manner described.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an arrangement for controlling the brightness of such low-pressure discharge lamps with a diameter of 26 mm.
  • the inventive solution to this problem is characterized in claim 1. It is based on the fact that the auxiliary voltage with a frequency of greater than 5 kHz maintains a basic ionization, which enables stable operation of the lamp even with largely reduced brightness.
  • any relevant generator with sufficient power can be used as an auxiliary voltage source; the for Operating voltage required for it is supplied according to a further development of the invention by the heating transformer which is required in any case for operating the discharge lamp.
  • the heating transformer which is required in any case for operating the discharge lamp.
  • this can have a separate secondary winding;
  • it is particularly advantageous to tap the supply voltage for the auxiliary voltage source from a secondary winding which feeds the lamp electrodes.
  • the power supply of the auxiliary voltage source via the heating transformer enables the auxiliary voltage source to be combined with the heating transformer to form a pre-wired additional device which, apart from the mains connection terminals, only has the terminals for connecting the heatable electrodes of the lamp!
  • This additional device does not differ in external terms in terms of the terminals from the heating transformer previously used.
  • the width of the additional device is expediently the same or smaller and its type of fastening is unchanged, so that retrofitting of existing systems is simply possible by simply exchanging the heating transformer for the new additional device.
  • the auxiliary voltage source is preferably arranged on the end face, that is to say in the longitudinal direction of the heating transformer, since there is generally sufficient space in this dimension in the luminaire chassis.
  • the auxiliary voltage source is designed as a three-pole system, so that only three connections to the heating transformer are to be made. If the fluorescent lamp connected to such an arrangement is removed from the socket by a person such that only the heating circuit on the ground side is interrupted and this person then touches one of the exposed electrode connections, then the auxiliary current can flow through this person to earth and thereby the Ionize the lamp to such an extent that a dangerous main current can subsequently be discharged via the person to earth.
  • a monitoring device is provided according to a further development of the invention, by means of which the auxiliary voltage is switched off when the heating circuit on the earth side is interrupted.
  • an auxiliary contact can be arranged in this socket or in its vicinity in the lamp housing, the position of which changes when the lamp is removed from the socket and which thereby switches off the auxiliary voltage directly or indirectly.
  • the current in the earth-side heating circuit is preferably monitored and the auxiliary voltage source is switched off when this current is lost.
  • a conventional control device 3 is connected between the terminals L and N of an AC voltage network and supplies a low-pressure discharge lamp 1 with an adjustable voltage via a series reactor 2.
  • an additional device 6 with a heating transformer 4 is provided, the primary winding 41 of which is connected to the AC voltage network via the terminals 61, 62.
  • a first secondary winding 43 of this heating transformer is connected to the electrode 11 of the lamp 1 via the terminals 63, 64; a second secondary winding 42 feeds the second electrode 12 via the terminals 62, 65.
  • the additional device 6 contains, in addition to the heating transformer 4, an auxiliary voltage source 5, which is connected to the secondary winding 42 via terminals 500, 510 and to the terminal 63 of the additional device via terminal 520. It thus receives a supply voltage from the secondary winding 42 via the terminals 500, 510 and supplies an auxiliary voltage of approximately 400 volts at a frequency of 30 kHz between the terminals 500 and 520.
  • the maximum power of the auxiliary voltage source with a discharge lamp of 58 watts is 5 volt amperes.
  • the auxiliary voltage source essentially consists of three parts, a rectifier part, a multivibrator and an amplifier.
  • the multivibrator consists of an integrated circuit with a known structure and known external wiring; it is followed by a two-stage amplifier, also of a known design.
  • the final stage of the amplifier contains a transformer, the secondary winding of which lies between the terminals 510, 520 via a decoupling capacitor. This avoids a short circuit in the supply voltage supplied by control unit 3; conversely, the series choke 2 keeps the higher-frequency voltage away from the control unit 3.
  • the second secondary winding 42 of the heating transformer 4 is connected to the electrode 12 via a detection resistor 51.
  • This secondary winding 42 supplies a voltage which is greater than the voltage on the secondary winding 43 by the voltage drop across the detection resistor 51.
  • a third secondary winding 44 feeds the auxiliary voltage source via a rectifier 57, which supplies the DC supply voltage for an astable multivibrator 55, which is formed by an IC 50 with the usual wiring of its terminals.
  • a power MOS transistor 56 is periodically opened and closed by this multivibrator 55, the control path of which is connected to terminal 03 of IC 50 for this purpose.
  • a partial winding of an autotransformer 53 is connected to the rectifier 57 via its switching path; on the other hand, the entire winding of the autotransformer is connected via a decoupling capacitor 34 and the switching path of the transistor 56 is connected to the electrodes of the discharge lamp 1 via the terminals 62 and 63.
  • the IC 50 has a blocking input 04 in a known manner: If a positive voltage is applied to this, the multivibrator constructed with this IC oscillates.
  • This input 04 is now connected via a diode 54 and a transistor 52 to the secondary winding 42 on the ground side Heating circuit; the control path of this transistor 52 is parallel to the detection resistor 51: as long as the arrangement shown is switched on and current flows in the ground-side heating circuit, the transistor 52 is periodically conductive. This creates a DC voltage at input 04, to which an RC element lies in parallel, which is a prerequisite for the oscillating operation of the multivibrator.

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Abstract

Nach Aussage der Hersteller läßt sich die Helligkeit der neuen Niederdruckentladungslampe mit einem Durchmesser von 26 mm nicht steuern. Dies gelingt jedoch erfindungsgemäß mit einem Zusatzgerät (6), das eine im wesentlichen konstante, höherfrequente Hilfsspannung liefert, die zwischen den beheizten Elektroden (11, 12) der Entladungslampe (1) zusätzlich zu der veränderbaren Spannung des Steuergerätes (3) angelegt wird. Als Schutzmaßnahme wird dabei der erdseitige Heizstromkreis auf Unterbrechung überwacht und die Hilfsspannung bei fehlendem Strom im Heizstromkreis abgeschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Helligkeit einer Niederdruckentladungslampe gemäß Oberbegriff von Anspruch 1. Die von dem Steuergerät gelieferte Spannung wird dabei in der Regel durch Phasenanschnitt verändert. Um hierbei die Helligkeit von Leuchtstofflampen mit einem Durchmesser von 38 mm möglichst weit heruntersteuern zu können, wurden zusätzliche Zündhilfen, wie beispielsweise ein auf hohem Potential liegender Zündstreifen oder ein metallisches Netz entlang der Oberfläche der Lampe verwendet. Nach Aussage der Hersteller der neuen Niederdruckentladungslampen mit Kryptonfüllung und einem Durchmesser von 26 mm soll sich die Helligkeit dieser Lampen auf die beschriebene Weise nicht steuern lassen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung der Helligkeit solcher Niederdruckentladungslampen mit einem Durchmesser von 26 mm anzugeben.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Sie beruht darauf, daß durch die Hilfsspannung mit einer Frequenz von größer 5 kHz eine Grundionisierung aufrechterhalten wird, die einen stabilen Betrieb der Lampe auch bei weitgehend reduzierter Helligkeit ermöglicht.
  • Als Hilfsspannungsquelle kann jeder einschlägige Generator mit ausreichender Leistung verwendet werden; die für ihn erforderliche Betriebsspannung wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von dem ohnehin zum Betrieb der Entladungslampe erforderlichen Heiztransformator geliefert. Dieser kann hierzu eine gesonderte Sekundärwicklung aufweisen; besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Speisespannung für die Hilfsspannungsquelle von einer eine der Lampenelektroden speisenden Sekundärwicklung abzugreifen.
  • Die Stromversorgung der Hilfsspannungsquelle über den Heiztransformator ermöglicht es, die Hilfsspannungsquelle mit dem Heiztransformator zu einem vorverdrahteten Zusatzgerät zu.vereinen, das außer den Netzanschlußklemmen lediglich die Klemmen zum Anschluß der heizbaren Elektroden der Lampe aufweist! Dieses Zusatzgerät unterscheidet sich somit hinsichtlich der Klemmen äußerlich in keiner Weise von dem bisher verwendeten Heiztransformator. Im Vergleich zu dem Heiztransformator ist die Breite des Zusatzgerätes zweckmäßigerweise gleich oder kleiner und seine Befestigungsart unverändert, so daß eine Umrüstung vorhandener Anlagen durch einen einfachen Austausch des Heiztransformators gegen das neue Zusatzgerät einfach möglich ist. Die Hilfsspannungsquelle ist vorzugswseise stirnseitig, also in Längsrichtung des Heiztransformators angeordnet, da in dieser Dimension in den Leuchtenchassis in der Regel ausreichend Platz vorhanden ist.
  • In Sonderfällen kann es aber auch zweckmäßig-sein, bei der Nachrüstung einer vorhandenen Anlage die Heiztransformatoren weiter zu verwenden und lediglich die Hilfsspannungsquelle zusätzlich einzubauen und mit den Klemmen des Heiztransformators zu verbinden; hierbei ist es dann besonders vorteilhaft, wenn die Hilfsspannungsquelle als Dreipol ausgebildet ist, so daß lediglich drei Verbindungen zu dem Heiztransformator herzustellen sind. Wird die an einer solchen Anordnung angeschlossene Leuchtstofflampe so von einer Person aus der Fassung genommen, daß zunächst nur der erdseitige Heizstromkreis unterbrochen wird und berührt diese Person dann eine der dann freiliegenden Elektrodenanschlüsse, dann kann über diese Person zunächst der Hilfsstrom gegen Erde fließen und dadurch die Lampe soweit ionisieren, daß nachfolgend auch ein gefährlicher Hauptstrom über die Person gegen Erde abgeleitet werden kann.
  • Um diese Gefährdung von Personen beim Berühren einseitig freiliegender Elektroden zu vermeiden, ist gemäß Weiterbildung der Erfindung eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, durch die die Hilfsspannung bei unterbrochenem erdseitigen Heizstromkreis abgeschaltet wird.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, diese Abschaltung abhängig von der Bewegung der Leuchtstofflampe aus der erdseitigen Fassung zu machen: Hierzu kann in dieser Fassung oder auch in deren Umgebung im Leuchtengehäuse ein Hilfskontakt angeordnet sein, dessen Stellung sich beim Herausnehmen der Lampe aus der Fassung ändert und der dadurch die Abschaltung der Hilfsspannung direkt oder mittelbar bewirkt.
  • Vorzugsweise wird jedoch der Strom im erdseitigen Heizstromkreis überwacht und bei Wegfall dieses Stromes die Hilfsspannungsquelle abgeschaltet.
  • In beiden Fällen führt die eingangs beschriebene Berührung der einen Elektrode der Lampe zu keiner Gefährdung mehr, da kein höherfrequenter Ionisierungsstrom und damit auch kein Hauptstrom mehr über die Lampe und die berührende Person zur Erde abfließen kann.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert:
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen ist zwischen den Klemmen L und N-eines Wechselspannungsnetzes ein übliches Steuergerät 3 angeschlossen, das über eine Vorschaltdrossel 2 eine Niederdruckentladungslampe 1 mit einer einstellbaren Spannung versorgt.
  • Um hierbei einen weiten Einstellbereich zu ermöglichen, ist ein Zusatzgerät 6 mit einem Heiztransformator 4 vorgesehen, dessen Primärwicklung 41 über die Klemmen 61, 62 an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. Eine erste Sekundärwicklung 43 dieses Heiztransformators liegt über die Klemmen 63, 64 an der Elektrode 11 der Lampe 1; eine zweite Sekundärwicklung 42 speist die zweite Elektrode 12 über die Klemmen 62, 65.
  • Bei der Schaltung nach FIG 1 enthält das Zusatzgerät 6 außer dem Heiztransformator 4 eine Hilfsspannungsquelle 5, die über Klemmen 500, 510 an die Sekundärwicklung 42 und über die Klemme 520 an die Klemme 63 des Zusatzgerätes angeschlossen ist. Sie erhält somit über die Klemmen 500, 510 eine Versorgungsspannung von der Sekundärwicklung 42 und liefert zwischen den Klemmen 500 und 520 eine Hilfsspannung von etwa 400 Volt bei einer Frequenz von 30 kHz. Die maximale Leistung der Hilfsspannungsquelle bei einer Entladungslampe von 58 Watt beträgt 5 Voltampere.
  • Die Hilfsspannungsquelle besteht im wesentlichen aus drei Teilen, einem Gleichrichterteil, einem Multivibrator und einem Verstärker. Der Multivibrator besteht aus einem integrierten Schaltkreis mit bekanntem Aufbau und bekannter Außenbeschaltung; ihm ist ein zweistufiger Verstärker in ebenfalls bekanntem Aufbau nachgeschaltet. Die Endstufe des Verstärkers enthält einen Übertrager, dessen Sekundärwicklung über einen Entkopplungskondensator zwischen den Klemmen 510, 520 liegt. Dieser vermeidet dabei einen Kurzschluß der vom Steuergerät 3 gelieferten Versorgungsspannung; umgekehrt hält die Vorschaltdrossel 2 die höherfrequente Spannung von dem Steuergerät 3 fern.
  • Bei der Ausführungsform nach FIG 2 ist die zweite Sekundärwicklung 42 des Heiztransformators 4 über einen Erfassungswiderstand 51 an die Elektrode 12 angeschlossen. Diese Sekundärwicklung 42 liefert eine Spannung, die um den Spannungsabfall an dem Erfassungswiderstand 51 größer ist als die Spannung an der Sekundärwicklung 43.
  • Eine dritte Sekundärwicklung 44 speist die Hilfsspannungsquelle über einen Gleichrichter 57, der die Versorgungsgleichspannung für einen astabilen Multivibrator 55 liefert, der von einem IC 50 mit üblicher Beschaltung seiner Klemmen gebildet ist.
  • Von diesem Multivibrator 55-wird ein Leistungs-MOS-Transistor 56 periodisch auf- und zugesteuert, dessen Steuerstrecke hierzu an die Klemme 03 des IC 50 angeschlossen ist. Über seine Schaltstrecke ist eine Teilwicklung eines Spartransformators 53 an den Gleichrichter 57 angeschlossen; andererseits liegt die gesamte Wicklung des Spartransformators über einen Entkopplungskondensator 34 und die Schaltstrecke des Transistors 56 über die Klemmen 62 und 63 an den Elektroden der Entladungslampe 1.
  • Der IC 50 hat in bekannter Weise einen Blockiereingang 04: Wird an diesen eine positive Spannung angelegt, dann schwingt der mit diesem IC aufgebaute Multivibrator. Dieser Eingang 04 liegt nun über eine Diode 54 und einen Transistor 52 an der Sekundärwicklung 42 im erdseitigen Heizkreis; die Steuerstrecke dieses Transistors 52 liegt parallel zu dem Erfassungswiderstand 51: Solange die dargestellte Anordnung eingeschaltet ist und in dem erdseitigen Heizstromkreis Strom fließt, ist der Transistor 52 periodisch leitend. Dadurch entsteht an dem Eingang 04, zu dem ein RC-Glied parallel liegt, eine Gleichspannung, die für den Schwingbetrieb des Multivibrators Voraussetzung ist.
  • Wird dagegen die Lampe 1 aus der im erdseitigen Heizstromkreis liegenden Fassung herausgenommen, dann führt die damit verbundene Unterbrechung dieses Kreises zu einem Sperren des Transistors 52 und damit zu einem Wegfall der Spannung an dem Eingang 04: Der Multivibrator bleibt stehen und es wird keine Hilfsspannung mehr erzeugt.

Claims (10)

1. Anordnung zur Steuerung der Helligkeit einer Niederdruckentladungslampe (1) mit zwei heizbaren, an Sekundärwicklungen (42, 43) eines Heiztransformators (4) angeschlossenen Elektroden (11, 12) mit einem vom Wechselspannungsnetz gespeisten Steuergerät (3), das eine einstellbare Spannung liefert und über eine Vorschaltdrossel (2) zwischen den Elektroden (11, 12) der Entladungslampe (1) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch ein Zusatzgerät (6), das eine höherfrequente, im wesentlichen konstante Hilfsspannung liefert, die dauernd zwischen den Elektroden (11, 12) der Entladungslampe anliegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zusatzgerät den Heiztransformator (4) und eine Hilfsspannungsquelle (5) enthält, die eingangsseitig an eine Sekundärwicklung (42) des Heiztransformators (4) angeschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator (4) eine gesonderte Sekundärwicklung zur Speisung der Hilfsspannungsquelle (5) hat.
4. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet , 'daß die Hilfsspannungsquelle (5) eingangsseitig an eine Sekundärwicklung (42) des Heiztransformators (4) angeschlossen ist, die zugleich eine der Elektroden (12) der Entladungslampe (1) speist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsspannungsquelle. (5) als Dreipol ausgebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Uberwachungseinrichtung (51, 52), durch die die Hilfsspannung bei unterbrochenem erdseitigem Heizstromkreis (12, 42, 51) abgeschaltet wird.
7. Anordnung nach Anspruch 6, mit einem astabilen Multivibrator (55), der einen Sperreingang (04) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Sperreingang (04) über einen Schalter (52) an der Sekundärwicklung (42) im erdseitigen Heizstromkreis liegt, der geschlossen ist, wenn Strom in diesem Heizstromkreis fließt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalter ein Transistor (52) ist, dessen Steuerstrecke parallel zu einem Erfassungswiderstand (51) im erdseitigen Heizstromkreis liegt.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die von der Sekundärwicklung (42) im erdseitigen Heizstromkreis gelieferte Spannung um den Spannungsabfall an dem Erfassungswiderstand (51) größer als die Spannung an der Sekundärwicklung (43) in dem anderen Heizstromkreis ist.
10. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Zusatzgerät außer den Netzanschlüssen (61, 62) nur noch Anschlüsse (63 bis 66) für die heizbaren Elektroden (11, 12) der Entladungslampe (1) aufweist.
EP83112266A 1982-12-10 1983-12-06 Anordnung zur Steuerung der Helligkeit einer Niederdruckentladungslampe Expired EP0111296B1 (de)

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FI834428A (fi) 1984-06-11
DE3373399D1 (en) 1987-10-08
FI834428A0 (fi) 1983-12-02
FI78212C (fi) 1989-06-12
FI78212B (fi) 1989-02-28
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